Introduzione

La nostra attenzione verso il motore di Stirling è stata soprattutto attirata dall'elevatissima efficienza teorica del modello, infatti abbiamo notato sotto forma di effetto macroscopico che, una volta attivato mediante una fonte di calore esterna, esso è in grado di trasformare in energia meccanica (e quindi elettrica) la maggior parte del calore che gli viene fornito. In particolare, ci siamo interessati al concetto di cogenerazione, perché è uno dei modi più semplici e vantaggiosi in cui il motore di Stirling può essere utilizzato. L'ambito della cogenerazione verso cui ci siamo rivolti è quello domestico, perché riteniamo importante che l'energia utilizzata per riscaldare le case venga impiegata completamente e senza sprechi sotto forma di dissipazioni termiche. Dunque, attraverso una cogenerazione di tipo domestico è possibile rendere un'abitazione quasi indipendente dal punto di vista elettrico e a livello dell'impianto di riscaldamento. Chiaramente, tratteremo di un impianto di riscaldamento autonomo, cioè proprio di una sola abitazione e non collegato con il sistema di teleriscaldamento fornito dalle aziende.
La nostra idea è quella di utilizzare il calore disperso da un impianto di riscaldamento autonomo sotto forma di fumi caldi per alimentare un motore di Stirling, al fine di produrre energia elettrica da distribuire nell'impianto domestico. Un impianto di questo tipo possiede certamente numerosi vantaggi, che si riflettono sull'ambiente. Innanzi tutto, la quasi totalità dell'energia utilizzata per il riscaldamento viene sfruttata, sia per scaldare l'acqua, sia per generare elettricità. Inoltre, nell'ambiente viene disperso pochissimo calore (meno del 10% dell'energia totale impiegata, ovvero una quantità assolutamente irrisoria se messa a confronto con il calore disperso da un impianto privo di cogenerazione) e questo riduce notevolmente l'impatto ambientale dell'impianto di riscaldamento. In un momento storico come il 2008, quando le risorse energetiche sfruttabili sono sempre meno, si rivela necessario e anche doveroso lo sviluppo di sistemi come questo, semplicemente perché permettono un utilizzo prolungato nel tempo di risorse che, altrimenti sarebbero palesemente sprecate. Inoltre, considerando il sempre crescente riscaldamento globale ci dovrebbe spingere a trovare metodologie di smaltimento e, perché no, di riutilizzo delle risorse di rifiuto dei processi produttivi e dei sistemi che utilizzano le varie fonti di energia.

La micro-cogenerazione

La micro-cogenerazione è nota a livello internazionale come microCHP, acronimo delle parole inglesi combined heat and power, vale a dire produzione combinata di calore ed energia.
Ciò implica che l'unità produca allo stesso tempo sia acqua calda per il riscaldamento, sia energia elettrica per l'impianto domestico o per l'immissione nell'impianto nazionale. Il prefisso “micro” è riferito al fatto che questi sistemi producono energia al di sotto dei 50 kW e non alle dimensioni degli impianti, i quali possono anche essere di dimensioni considerevoli.
In un'abitazione, un impianto di cogenerazione svolge le stesse mansioni di un impianto di riscaldamento autonomo, ovvero riscalda l'acqua di uso domestico e riscalda l'ambiente attraverso, ad esempio, termosifoni (Figura 1). Tuttavia, nel fare ciò, l'impianto microCHP è anche in grado di produrre energia elettrica, trasformandosi quindi in un generatore elettrico a tutti gli effetti.
Un impianto microCHP di dimensioni medio-piccole è in grado, generalmente, di produrre 1 kW di energia elettrica, dunque l'energia prodotta non è sufficiente, da sola, per alimentare un'intera casa. Quindi, la micro-cogenerazione può venire utilizzata a livello domestico come una sorta di “impianto di appoggio” che deve essere coadiuvato dall'impianto elettrico principale. Infatti, questo sistema immette nell'impianto elettrico l'energia che i vari utilizzatori (tutti i dispositivi elettrici della casa) richiedono, tuttavia questa energia non è sufficiente ad alimentarli tutti: qui interviene l'impianto elettrico “ordinario”, che immette nel circuito la quantità di energia mancante. Per quanto riguarda gli elettrodomestici più comuni, essi necessitano di quantitativi di energia molto elevati, dunque, se ci fosse solo il generatore elettrico microCHP, essi farebbero “saltare la luce”, ovvero richiederebbero al circuito più potenza di quanta esso ne potrebbe erogare.
Per fare qualche esempio pratico, pensiamo che un asciugacapelli consuma 1600 W, un microonde consuma 1200 W, un tostapane consuma 1500 W. E' semplice notare che l'impianto di microCHP non sarebbe in grado di fornire potenza sufficiente per nessuno di questi tre dispositivi e che quindi va interfacciato con il sistema ordinario di distribuzione dell'energia elettrica.
L'energia prodotta può anche essere immessa nella rete elettrica nazionale, ottenendo un guadagno in quanto fornitori di energia elettrica e venendo pagati dall'ente fornitore (ad esempio l'ENEL).
Per quanto riguarda il funzionamento dei sistemi di cogenerazione in generale, essi consistono in un motore primo che produce calore e in un motore secondo, collegato ad un generatore. Il motore primo è quello adibito alla produzione di energia elettrica e può funzionare in svariati modi, infatti esso può essere alimentato con le più diverse fonti: petrolio, carbone, acqua, biomasse, gas ecc.. Il motore secondo, invece, consiste in un sistema di recupero dell'energia dispersa dal motore primo, in quanto esso è adibito allo sfruttamento del potenziale energetico che, altrimenti, risulterebbe inutilizzato. Il motore secondo può essere rappresentato da diversi dispositivi, quali il motore di Stirling o turbine a gas o a vapore. Per analizzare quale dei suddetti sistemi sia il migliore, è necessario parlare di efficienza. L’efficienza rappresenta il principale beneficio dei sistemi CHP rispetto agli altri sistemi. L’EPA (Environmental Protection Agency) definisce efficienza semplice di un singolo impianto il rapporto tra l’output elettrico netto e la quantità di combustibile consumato. Altro parametro per misurare l’efficienza semplice di un impianto è la quantità di calore, definito come il rapporto tra i BTU (1 BTU = 1055,06 joule) di combustibile consumato e i kWh prodotti. Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia energia elettrica sia calore, la loro efficienza totale è data dalla somma dell’output elettrico netto e termico diviso il combustibile impiegato. Sia l’efficienza semplice che quella totale vengono solitamente espresse in termini percentuali. L’EPA usa preferibilmente un’altra definizione di efficienza nota come “efficacia nell’utilizzazione di combustibile”, rapporto tra l’output elettrico netto e il consumo di combustibile netto (che non tiene conto del combustibile usato per produrre energia termica utilizzabile, calcolato assumendo un’efficienza specifica della caldaia dell’80%). Il reciproco di questo rapporto è la quantità netta di calore. Ora, definito il concetto di efficienza, è necessario fare un confronto tra le efficienze rispettive dei tre tipi di motori secondi di cui abbiamo parlato. Le turbine a gas sono quelle con l'efficienza più bassa, ovvero del 30%; le turbine a vapore hanno un'efficienza del 45%; i motori di Stirling hanno un'efficienza elettrica del 55 %, rivelandosi, dunque, i più efficienti sul mercato. A questo punto, risulta più che evidente la motivazione che ci ha spinti a prendere in esame i motori che lavorano seguendo il ciclo di Stirling, che ora spiegheremo.

Il ciclo di Stirling

Lo Stirling è un motore a combustione esterna, e funziona a ciclo chiuso utilizzando un gas come fluido termodinamico (solitamente aria, azoto oppure elio nelle versioni ad alto rendimento). Il ciclo di funzionamento prevede il movimento dei pistoni in seguito all’espansione e alla compressione del gas che scorre alternativamente da un ambiente regolato da un termostato caldo ad uno con termostato freddo dopo essere passato da un rigeneratore di calore. Lo scambiatore caldo rappresenta la sorgente ad alta temperatura del ciclo che essendo esterna è svincolata dalla macchina e può quindi essere di qualsiasi tipo. Il rigeneratore assorbe e restituisce alternativamente calore al fluido di lavoro. Lo scambiatore freddo che costituisce la sorgente a bassa temperatura, è uno scambiatore a flusso incrociato a fascio tubiero in cui i tubi sono lambiti esternamente dall’acqua di raffreddamento, mentre all’interno dei tubi fluisce il fluido di lavoro. Il moto del fluido che evoluisce è regolato non dalla presenza di valvole, bensì dalle variazioni dei volumi relativi che compongono lo spazio di lavoro offerto al fluido stesso e queste variazioni vengono prodotte
dal moto degli stantuffi. La versione semplificata più usata vede i due ambienti disposti a V con uno sfasamento dei pistoni collegati all’albero motore di 90 gradi (Figura 2).
In funzione delle posizioni assunte dagli stantuffi si individuano quattro fasi:
1. Il fluido caldo nel cilindro verticale, che rappresenta l’ambiente ad alta temperatura, dopo aver attraversato il rigeneratore, viene trasferito al cilindro orizzontale che è raffreddato con un ciclo ad acqua.

2. A questo punto il gas freddo si contrae e viene compresso, con un lavoro Lc.

3. Il movimento fa espandere il gas nel cilindro verticale. Per effetto del riscaldamento sia del rigeneratore che della superficie con temperatura regolata dalla combustione esterna, il fluido subisce un’espansione con conseguente produzione di lavoro Le.

4. Il collegamento del pistone verticale all’albero motore induce un movimento di espansione del cilindro orizzontale che richiama il gas caldo e riparte il ciclo dalla fase 1. a somma del lavoro ottenuto durante la fase di espansione del gas caldo e di espansione successiva, è maggiore del lavoro di compressione e delle perdite di energia dovute all’attrito.

Ipotesi di progetto

L’evoluzione tecnologica in campo energetico riceve ormai la sua spinta principale dalla necessità di nuove forme di efficienza e risparmio. Considerato che nella produzione centralizzata di elettricità si perde una notevole quantità di energia a causa della conversione da fonte primaria e delle inevitabili perdite nella trasmissione e nella distribuzione, un sistema localizzato e diffuso di produzione di energia termica ed elettrica (cogenerazione), può avere un ruolo determinante. In generale, la cogenerazione consente livelli molto elevati di conversione della fonte primaria, con rendimenti superiori al 90%, ed oggi sotto il profilo energetico ed ambientale, è ampiamente riconosciuta ed incentivata. Per sistemi di piccole potenze, appare interessante l’opportunità di realizzare impianti di micro-cogenerazione, dislocati presso piccole utenze in grado di garantire consumi termici adeguati e costanti. Un’interessante novità per la generazione di piccole potenze di energia elettrica e produzione contemporanea di calore proviene dall’azienda neozelandese Whisper Tech che propone il sistema di micro-cogenerazione per ambienti domestici denominato WhisperGen MCHP (Micro Combined Heat and Power). Il sistema assomiglia esteticamente ad una lavastoviglie e per le sue particolari caratteristiche tecniche è silenzioso come qualsiasi altro elettrodomestico. Da qui l’attributo “whisper”, che in inglese significa “sussurro”. Il micro-impianto di cogenerazione è in grado di sviluppare, con un’efficienza del 90%, una potenza elettrica in corrente continua di 1000 W ed una potenza termica da 5,5 a 12 kW per il riscaldamento e la produzione di acqua calda ad uso sanitario. La tecnologia WhisperGen è basata sul concetto del motore Stirling, inventato quasi 200 anni fa (nel 1816) dal reverendo Robert Stirling della Chiesa di Scozia per garantire condizioni di sicurezza nelle miniere di carbonio. Le limitazioni tecniche che finora hanno impedito l’impiego diffuso del motore Stirling, sono state superate da un gruppo di ingegneri neozelandesi che, circa 10 anni fa sono riusciti a realizzare un motore Stirling affidabile e adatto ad impieghi diffusi. L’autonomia del sistema è controllata da un microprocessore che regola la carica delle batterie, l’apporto di acqua calda, l’avviamento e lo spegnimento del sistema.Il modello WhisperGen che prenderemo in analisi è, in particolare il “ MkV AC Gas fired”, il quale è specificatamente adatto ed indicato per un uso domestico, soprattutto a causa del quantitativo di energia che produce e delle sue dimensioni relativamente ridotte. Tale modello, permette la generazione combinata di acque calde e di energia elettrica, dunque, almeno dal punto di vista del riscaldamento, rende un'abitazione indipendente. Nella Figura 3 si può vedere l'insieme dei componenti interni del macchinario, dei quali forniamo ora una breve descrizione:
1. Generatore elettrico: produce corrente a 220 -240 V
2. Motore di Stirling che fornisce il movimento necessario per azionare il generatore
3. Bruciatore di gas per dare energia al motore di Stirling sotto forma di calore
4. Scambiatore di calore che recupera calore dai gas caldi prodotti dal bruciatore
5. Bruciatore ausiliario che genera calore nei momenti in cui la richiesta è molto elevata
6. Valvola per i gas di scarico che fornisce gas di combustione al bruciatore e libera i gas di scarto nell'atmosfera.
Tale tipo di impianto è alimentato a gas metano, il quale viene regolarmente fornito alle abitazioni tramite tubi interrati, dunque non vi è alcun problema nel reperire il combustibile per tale cogeneratore. Per quanto riguarda il sistema idraulico, anche in questo caso non vi sono problemi, dato che ogni casa ne è provvista ed è sufficiente collegare le tubature preesistenti all'impianto di cogenerazione. Nella Figura 4 è consultabile uno schema semplificato che descrive il funzionamento del sistema sviluppato dalla Whisper Tech.
Tale sistema ha caratteristiche notevoli, infatti è il risultato di una ricerca durata molti anni, la quale ha portato all'ottenimento del massimo (per ora) rendimento sviluppabile da un combustibile. Di seguito si possono leggere le caratteristiche del modello in analisi:

Motore: 4 cilindri, 2 cicli di Stirling simultanei
Output di energia elettrica: fino a 1000 W
Output termico: minimo 5.5 kW, massimo 12 kW
Combustibile: CH4 (gas metano)Massimi m3 di gas bruciati in un'ora: 1,55 m3

Vantaggi della cogenerazione

1. Riduzione del combustibile: la riuscita installazione della CHP porta ad una riduzione di combustibile di circa il 25%, rispetto quanto impiegato nella tradizionale produzione di energia.
2. Riduzione delle emissioni: la riduzione dell’inquinamento atmosferico registra la stessa proporzione della riduzione del combustibile. Con l’uso del gas naturale, al posto del petrolio e del carbone, le emissioni di SO2 ed i fumi si riducono pressoché a zero.
3. Benefici Economici: i costi energetici degli impianti di cogenerazione sono più bassi di quelli degli impianti "tradizionali". Per una installazione di successo, la riduzione di prezzo oscilla tra 20-30%. Gli studi e le sperimentazioni effettuate dal Politecnico di Milano parlano della possibilità di risparmi dell’ordine di 350 euro/anno per gli impianti mono - familiari e le case costruttrici dichiarano un tempo di 3-4 anni per il ritorno dell’investimento. Se si sfruttano anche gli incentivi energetici, i numeri sono ancora più stimolanti.
4. Aumento dell’affidabilità della fornitura di energia: l’allacciamento dei piccoli impianti di CHP alla rete può garantire un funzionamento ininterrotto dell’unità, in caso di interruzione del funzionamento dell’impianto o della fornitura energetica dalla rete. A livello di paese, essi favoriscono la generazione dell’energia decentralizzata, riducendo il bisogno di grandi centrali elettriche. Inoltre incrementano l’occupazione a livello locale.

Inoltre, la tipica semplicità costruttiva degli Stirling li distingue, per la silenziosità e per la possibilità di raggiungere rendimenti vicini a quello teorico dei cicli termodinamici, ma sono molto apprezzabili un punto di vista ambientale; l’aspetto più interessante è dettato infatti, dalla capacità di funzionare con una vasta gamma di combustibili anche con basse temperature di fiamma. Ad oggi l’alimentazione più utilizzata per la facilità di reperibilità e per il costo è sicuramente il gas naturale le cui emissioni specifiche globali sono nettamente inferiori a quelle delle grandi centrali. La possibilità di temperature più basse in una camera di combustione esterna e le pressioni dell’ordine di una atmosfera spostano le reazioni di sintesi degli NOx verso sinistra diminuendone le concentrazioni finali nei fumi. Si ottiene così un vantaggio di riduzione della CO2 emessa, dettato dalla maggiore efficienza energetica della cogenerazione ed uno dovuto alla riduzione specifica degli altri gas ad effetto serra per le diverse conduzioni della combustione abbassando oltre agli ossi di azoto anche le concentrazioni di monossido di carbonio. Va anche tenuto presente il fatto che i motori di Stirling necessitano di una manutenzione quasi nulla: questo non va considerato come un vantaggio vero e proprio, tuttavia si tratta di una interessante comodità, accompagnata anche dal fatto che se la manutenzione è minima, sono anche molto bassi i costi da accollarsi per il mantenimento dell'impianto. La tabella in figura 5 riporta l’utilizzo medio annuale di una caldaia per riscaldamento e produzione di acqua calda. Si ottiene un totale di 1755,5 ore di riscaldamento complessive in un anno. E' chiaro che tale valore è solamente un valore medio, tuttavia è significativo per effettuare alcuni calcoli interessanti relativi ai risparmi economici effettivi cui si va incontro. Se, come detto in precedenza, il macchinario in esame può bruciare 1,55 metri cubi di gas all'ora (consideriamo questo valore intendendolo come un valore limite) e le ore medie di riscaldamento annuali sono 1755,5, allora si ottiene che in un anno si consumano 1,55*1755,5 = 2721,025 metri cubi di gas all'anno. Dunque, considerando come esempio la città di Cuneo (nostro capoluogo di provincia) e considerando il quantitativo di gas appena calcolato, sappiamo che il costo del gas è di 0,37753830 €/m3 (Figura 6, fonte: ENI, aggiornato al 01/07/2007). Se i metri cubi di gas consumati annualmente sono 2721,025 e il gas costa 0,37753830 €/m3, allora si ha una spesa annua per il gas di € 1027,28. Ora, pensiamo che a queste ore utilizzo di gas corrisponde una produzione continua di corrente di potenza 1 kW da parte del generatore a gas.

Valutiamo la produzione di corrente elettrica in kWh così da poter fare una valutazione economica secondo i prezzi attuali della corrente sul mercato italiano. Se le ore di produzione di corrente elettrica corrispondono alle ore di riscaldamento, allora sappiamo che per 1755,5 ore viene prodotta corrente elettrica alla potenza di 1 kW. Dunque, il sistema produce 1755,5 h *1 kW = 1755,5 kWh di corrente elettrica. Ora, facendo una media tra i prezzi rilevabili sul sito ENEL, sappiamo che la corrente elettrica costa circa 0,088 Euro al kWh. Moltiplichiamo il costo della corrente per i kWh prodotti dal cogeneratore: 1755,5 kWh * 0,088 €/kWh = 154,484 €. Questa cifra corrisponde al risparmio annuale sulla bolletta dell'energia elettrica, infatti, sottraendola alla bolletta ENEL di un anno si può vedere una stima di quale potrebbe essere un risparmio medio. Consideriamo che con un sistema standard la spesa bimestrale per l’erogazione di energia elettrica è di circa 100 euro per una famiglia media di 4 persone. Quindi, ogni anno si spendono circa 600 euro di energia elettrica per una linea a 3 kW; a questi sommiamo circa 2200 € anni per il riscaldamento e l’erogazione di gas e otteniamo una spesa totale annua di 2800 €. Se al sistema di riscaldamento ordinario fosse sostituita una stufa a gas autonoma come quella da noi analizzata (senza, però il motore di Stirling e, quindi senza cogenerazione), i costi scenderebbero a 1027,28 € + 600 €= 1630 € circa, quindi ci sarebbe già un notevole risparmio, che ammonterebbe a 2800 € - 1630 € = 1200 € circa. Ora, contando che ogni anno si risparmierebbero 155 € circa di energia elettrica, se il macchinario costa tra i 4000 e i 10000 €, ci vorrebbero molti anni per ammortizzare completamente le spese. Tuttavia, è importante considerare che nel futuro il prezzo dell’energia potrebbe aumentare, soprattutto se si pensa che il petrolio è in esaurimento ed esso è una fonte, per ora, indispensabile per generare molta dell’energia che viene consumata. Di conseguenza, nel futuro si rivelerà molto importante essere provvisti di impianti energetici autonomi dal sistema pubblico, principalmente per evitare spese troppo elevate per l’acquisto di elettricità o servizi di riscaldamento. Con una veduta più ampia, invece, possiamo vedere che con questo sistema si avrebbe un rispetto per l'ambiente molto elevato, cosa necessaria ora più che in passato, viste le frequenti nubi di smog che coprono il cielo. Inoltre, vorremmo sollevare un'ulteriore questione: il risparmio energetico è solo economia o è una vera e propria necessità? Osservando il grafico in figura 7 noi crediamo che sia una grande necessità: le risorse energetiche del nostro pianeta stanno finendo ed è chiaro che nel mondo odierno vivere senza fonti energetiche è impensabile. Tutti sono abituati a luce, elettricità, automobili e via dicendo, dunque si rivela sempre più importante rivolgere l'attenzione non solo verso fonti energetiche più ecologiche e rinnovabile, ma anche verso un consumo intelligente dell'energia: questo è ciò che noi vogliamo trasmettere attraverso l'analisi del sistema di cogenerazione, infatti è di vitale importanza che tali sistemi vengano commercializzati al più presto anche per le utenze private e che si diffondano in maniera capillare anche attraverso aiuti statali.

Legislazione sulla cogenerazione

Alleghiamo qui un estratto del decreto legislativo n.20 dell'8 febbraio 2007, al fine di evidenziare il fatto che a livello statale (ed europeo) l'attenzione è già stata rivolta verso i sistemi di cogenerazione:
Art. 1.
Finalità ed ambito di applicazione
Il presente decreto intende accrescere l'efficienza energetica e migliorare la sicurezza dell'approvvigionamento, definendo misure atte a promuovere e sviluppare, anche ai fini di tutela dell'ambiente, la cogenerazione ad alto rendimento di calore ed energia, basata sulla domanda di calore utile e sul risparmio di energia primaria, con particolare riferimento alle condizioni climatiche nazionali.
Art. 2.
Definizioni
1. Ai fini del presente decreto si intende per:
a) cogenerazione: la generazione simultanea in un unico processo di energia termica ed elettrica o di energia termica e meccanica o di energia termica, elettrica e meccanica;
b) unita' di cogenerazione ovvero sezione di impianto di produzione combinata di energia elettrica e calore: un'unita' che può operare in cogenerazione;
c) produzione mediante cogenerazione: la somma dell'elettricità, dell'energia meccanica e del calore utile prodotti mediante cogenerazione;
d) unita' di piccola cogenerazione: un'unita' di cogenerazione con una capacita' di generazione installata inferiore a 1 MWe;
e) unita' di microcogenerazione: un'unita' di cogenerazione con una capacita' di generazione massima inferiore a 50 kWe;
f) calore utile: il calore prodotto in un processo di cogenerazione per soddisfare una domanda economicamente giustificabile di calore o di raffreddamento;
g) domanda economicamente giustificabile: una domanda non superiore al fabbisogno di calore o di raffreddamento e che sarebbe altrimenti soddisfatta a condizioni di mercato mediante processi di generazione di energia diversi dalla cogenerazione;
h) elettricità da cogenerazione: l'elettricità generata in un processo abbinato alla produzione di calore utile e calcolata secondo la metodologia riportata nell'allegato II;
i) elettricità di riserva: l'elettricità fornita dalla rete elettrica esterna in caso di interruzione o perturbazione del processo di cogenerazione, compresi i periodi di manutenzione;
l) elettricità di integrazione: l'energia elettrica richiesta alla rete elettrica esterna quando la domanda di elettricità dell'utenza alimentata dall'impianto di cogenerazione e' superiore
alla produzione elettrica del processo di cogenerazione;
m) rendimento complessivo: la somma annua della produzione di elettricità, di energia meccanica e di calore utile divisa per l'energia contenuta nel combustibile di alimentazione usato per il calore prodotto in un processo di cogenerazione e per la produzione
lorda di elettricità e di energia meccanica;
n) rendimento: e' il rendimento calcolato sulla base del potere calorifico inferiore dei combustibili;
o) cogenerazione ad alto rendimento: la cogenerazione con caratteristiche conformi ai criteri indicati nell'allegato III;
p) valore di rendimento di riferimento per la produzione separata: il rendimento delle produzioni separate alternative di calore e di elettricità che il processo di cogenerazione e'
destinato a sostituire;
q) rapporto energia/calore: il rapporto tra elettricità da cogenerazione e calore utile durante il funzionamento in pieno regime di cogenerazione, usando dati operativi dell'unita' specifica.
2. Ad integrazione delle definizioni di cui al comma 1 si applicano le definizioni di cui al decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79, e successive modificazioni, e al decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387, e successive modificazioni.

English Synthesis

The inspiration for our project comes from the studies we did about the Stirling Engine. In particular, we focused our attention on its extraordinary efficiency and on its faculty of being used in various applications. We found out that Stirling engines can be employed for building CHP systems, so we tried to study and to examine that question. Surfing the Net, we discovered that Whispergen developed a microCHP system involving the Stirling engine, then we started studying it. Moreover, we spoke with the Whispergen marketing office via email and we discovered useful details to develop our project. The system we studied consists in a burner that provides to a Stirling engine the energy it needs to work and generate electrical power using an alternator. In picture 3 there are the internal components of the machine:
Electrical generator, that provides 220-240 V current;
Stirling engine, that powers the generator;
Gas Burner, that gives the Stirling engine the power it needs to work;
Heat exchanger, that uses the heat generated from the burned gases;
Auxiliary burner, that generates heat when its demand is too high;
Escape valve, that gives the combustion gas to the burner and frees the exhaust gases into the atmosphere.
The microCHP generator is powered by CH4 (Methane), a gas we receive in our houses with the normal pipes that form the national gas distribution system. What we were looking for was a real saving both of money and of energy. What we found is exactly that: the system doesn’t cost too much (4000-10000 €) and represents a real alternative for the saving of energy. Considering that the system includes a Stirling engine, it obviously follows the rules that have to be respected while working with that kind of motors. The Stirling cycle is represented in picture 1 and consists in the 4 main phases that are drawn.
The money saving we counted is of about 150 € per year and brings a greater respect in nature in general. Our aim was to lead the people’s attention to the important problems that compromise the world, such as pollution, smog, etc. We think it is too important to save the environment from industries and from globalization, simply because we have not to destroy what in the future will probably be the only one thing that will give us energy. Energy sources are quickly going to their end, so everyone has to try to find alternative ways to produce energy. Our cities are literally damaged by pollution and the Ozone in the Earth’s atmosphere is scaling down: this is a clear signal and means that we do have to find out something in order not to let polluted air contaminate our planet. Because of this, we decided to study a system concerning the respect of the environment and we really think that working this way the world could turn into a better world.